地質勘察對工程基礎建筑的重要性

　　水文地質是工程地質勘察的重要組成部分，工程基礎建筑的質量是建立在完整的地質勘察基礎之上的，文章通過對水文地質勘察的內容介紹和分析，總結了水文地質勘察在工程基礎建筑設計施工中的重要性。

　　《礦床地質》報道方向涉及地學中與礦床有關的的眾多領域，主要報道礦床學領域的新觀察、新發現和新認識，涵蓋礦床地質(包括金屬礦床、非金屬礦床、海洋礦產)、礦床地球化學(包括流體包裹體、穩定同位素和放射性同位素及成礦模擬實驗)、與礦床有關的巖石學和礦物學、構造演化與成礦作用、礦床學領域以及某研究方面或成礦區帶的綜合性研究成果;國內外的有關學術動態、消息等。

　　水文地質勘察是運用地質學、巖土力學、工程地質學、測量學的理論，按照科學的勘察程序與方法，利用有效的測試儀器和鉆探技術，調查和工程建設有關的工程地質條件和水文地質條件，評價存在的與工程有關的工程地質和水文地質問題，為工程建設的設計、施工等提供詳實、科學、準確的地質資料。

　　水文地質工作在工程勘察、基礎設計、工程地質災害與防治等方面都起著重要的作用。對工程基礎施工尤為重要，但是在實際的工程地質勘察工作中，人們通常更加注重對勘察揭露出來的巖土類型及其工程地質性質、地質結構的研究，很少直接涉及水文地質參數的利用，在勘察報告中大多只是簡單地對天然狀態下的水文地質條件作一般性的評價，導致經常發生由地下水引發的各種地基工程危害問題，令勘察和設計處于困難的境地。由此可見，重視水文地質勘察對地基處理的重要作用，對提高基礎工程的設計、施工、質量都有很大的作用。

　　一、基礎建筑工程地質勘察中水文地質評價內容

　　在過去的基礎建筑工程勘察報告中,由于忽視了結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,在某些地區已發生多起因地下水造成基礎下沉和建筑物開裂的質量事故,通過對眾多因水文地質問題引起的工程危害分析,總結出在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:

　　1、應重點評價地下水對巖土體和建筑物基礎部分的作用和影響,預測可能產生的巖土工程危害,提出防治措施。

　　2、工程勘察中應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。

　　3、不僅要查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響,更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用，以及對基礎部分的侵蝕作用。

　　4、應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應當著重評價的地質問題,如：

　　(1)對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對混凝土及混凝土內鋼筋的腐蝕性。

　　(2)對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的的建筑場地,應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用。

　　(3)在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時,應預測產生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性。

　　(4)當基礎下部存在承壓含水層,應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。

　　(5)在地下水位以下開挖基坑,應進行滲透性和富水性試驗,并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩進而影響周圍建筑物穩定性的可能性。

　　二、地下水對基礎建筑的危害

　　1、地下水位的變化,對工程建筑的危害影響極大,如地下水位上升,可引起淺基礎地基承載力的降低,在有地震砂土液化的地區會引起液化的加劇,巖土體產生變形、滑移、崩塌失穩等不良的地質作用。再有,在寒冷地區產生地下水的凍脹影響。其實就建筑物本身而言,若是地下水位在基礎底面以下壓縮層內發生上升變化,水浸濕和軟化巖土,因而使地基土的強度降低,壓縮性增大,建筑物則會產生過大的沉降,導致地基嚴重變形。尤其是對于結構不穩定的土(例如濕陷性黃土,膨脹土等)這種現象更為嚴重,對設有地下室的建筑的防潮和防濕也很不利。

　　2、地下水侵蝕性的影響主要體現在水對混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕和危害。突出表現在地下水的侵蝕性和地下水中的化學性質的積極作用,在工程上帶來很大的危害,侵蝕性在或快或慢的進行著,改變了各種建筑材料的使用預期。

　　3、在飽和的砂性土層中施工,由于地下水的水力狀態的改變,使土顆粒之間的有效應力等于零,土顆粒懸浮于水中,隨著水一起流出的現象被稱為流砂。這種不良地質作用的影響主要表現為在工程施工過程中會造成大量的土體流動,致使地表塌陷或建筑物的地基破壞,會給工程施工帶來極大的困難,或者直接影響建筑工程及附近建筑物的穩定。

　　4、如果地下水滲流，水力坡度小于臨界水力坡度,那么雖然不會產生流砂現象,但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流帶走。其結果是使地基土的強度受到破壞,土下形成空洞,從而導致地表塌陷,破壞建筑場地的穩定,此種現象就是常說的潛蝕。

　　5、地下水的不良地質作用中,還有一個應尤為注意的是基坑涌水現象。這種現象發生在建筑物基坑下有承壓水時,開挖基坑會減小基坑底下承壓水上部的隔水層厚度,減小過多會使承壓水的水頭壓力沖破基坑底板形成涌水現象。涌水會沖毀基坑,破壞地基,給工程帶來一定程度的經濟損失。

　　6、過度開采地下水,經常造成地面沉陷,塌陷的地面給工程造成極大的危害,經濟損失很大。此類的工程實例很多,例如某一工廠為了賺取更大的利潤,工業用水采用地下水,由于開采量超大,過度抽取地下水而造成了地面塌陷，形成很大的漏斗狀,因此而造成周邊的建筑開裂,地基很多失穩,給人們帶來了極大的安全隱患,。

　　三、基礎建筑中水文地質勘察的重點和方法

　　1、重視巖土水理性質的測試和研究

　　巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。

　　巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關。下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。

　　地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響，地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。

　　(1)強結合水,又稱吸濕水,吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜,是緊附于顆粒表面結合最牢固的一層水,其吸附力高達10MPa,在強壓下,其密度接近普通水的兩倍,具有極大粘滯性和彈性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能傳遞靜水壓力。弱結合水,又稱弱薄膜水,它處于吸著水之外,厚度大于吸著水。弱結合水所受的吸附力小于強結合水,可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動,薄膜水在外界壓力下可以變形,但同樣不受重力影響,且不能傳遞靜水壓力。

　　(2)毛細管水,是指由毛細管作用保持在巖土毛細管空隙中的地下水,可細分為孤立毛細管水、懸掛毛細管水、真正毛細管水。它同時受毛細管力和重力的作用,當毛細管力大于重力時,毛細管水就上升,因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個與保水帶有水力聯系的含水量較高的濕水層。毛細管水能傳遞靜水壓力,并能在空隙中垂直上下運動,對巖土體能起到軟化的作用,有時會引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強巖土體及地下水對建筑材料的腐蝕性。毛細管水在砂土和粉土中含量較高,在砂礫層含量較少,在粘土中含量很少。

　　(3)重力水,是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運動的水,即我們通常所稱的狹義“地下水”。它不受分子力的影響,不能抗剪切,可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下,在巖土中的滲流活動非常活躍,對巖土的水理性質有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質的重點關注對象。

　　2、巖土的主要的水理性質及其測試辦法:

　　(1)軟化性,是指巖土體浸水后,力學強度降低的特性,一般用軟化系數表示,即巖石在浸水飽和狀態下與風干狀態下極限抗壓強度之比,它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質砂巖等均普遍存在軟化特性。

　　(2)透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。巖土的滲透性的強弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性,其次是空隙度的多少。松散巖土的顆粒愈細、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發育,其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數表示,巖土體的滲透系數可通過抽水、注水和壓水試驗求取。

　　(3)崩解性,是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結構等關系極大,以某地區的殘積土為例,一般崩解時間5～24h,崩解量1.79%～34%,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。

　　(4)給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質參數,它不但影響基坑涌水量大小,同時也影響場地疏干時間。給水度一般采用實驗室方法測定。

　　(5)脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩定性有重要影響。標定巖土脹縮性的指標有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。巖土的水理性質尚有持水性、容水性、毛細管性、可塑性等等。

　　四、結束語

　　水文地質勘察在基礎工程勘察中是極其重要的，在具體工程中，一定要根據勘察到的工程所處地域的水文地質條件，制定相應的防護措施和施工計劃，真正保證工程的質量。在工程地質勘察中切實加強對水文地質問題的分析，使工程地質勘察成果的實用性和預見性更好，為實際的工程建設打下堅實的基礎。

　　參考文獻：

　　[1]陳國明.淺談地下水危害及工程勘察水文地質評價[J].西部探礦工程，2006(3)

　　[2]李君源.范維強.工程勘察中的水文地質問題[J].西部探礦工程，2005(7)

　　[3]張梓.水文地質問題在工程勘察中的重要性[J].內蒙古科技與經濟,2008(23)

　　[4]許碧銓.水文地質在工程勘察中存在的問題及其危害[J].科技資訊,2009(17)